El Acero

EL ACERO

Daniel Cure

NataliaRincon

ValeriaPinilla

MarcelaGalloahmad

CONTENIDOS

Definiciòn

Historia

Propiedades

Fabricaciòn

Aplicaciones

Sostenibilidad

003

006

013

017

028

039

003

006

013

017

028

039

dEFINICION

Eles unaaleaciòn de:

ierro arbono

acero

(0.01%- 2.1%)

según su tratamiento, adquiere espe-cial elasticidad, dureza o resistencia.

dEFINICION

El AISI (American Iron and Steel Institute) y el SAE (Society of Automotive Engineer) tienen sistemas para clasificar los aceros utilizando un numero de 4 o 5 dígitos. Los dos primeros numeros se refieren a los principales elementos de aleación presentes y los ultimos dos o tres se refieren al porcentaje de carbono. Un acero AISI 1040 es al bajo carbono con un 0.40% C. Un acero SAE 10120 es al bajo carbono,

conteniendo 1.20% C.

Piezas de gran resistenciaPiezas de desgastePiezas de carga regular Ejes, transmisores

Pequeños espesoresIndustria Automotriz

Facil de soldar y tenacesEstasticidad notable, Constr.

Baja resistencia, facil de soldar, muy tenaces (deformables)

Elsegun su composicion

arbono%

Denominacion

acero

0.7 - 0.95% Muy duros

DurosSemidurosSuaves o Estruc.

Extrasuaves

0.5 - 0.7%

0.3 - 0.5%0.2 - 0.3%

0.06 - 0.15%

dEFINICION

excelente resistencia a la corrosionacero inoxidable

debe contener al menos un 12% de Cromo y

dependiendo de los agentes exteriores corrosivos a los que va ha estar expuesto níquel o molibdeno Aceros inoxidables ferríticos. Aceros Inoxidables austeníticos. Aceros inoxidables martensíticos Aceros inoxidables austenoferríticos (dú- plex)

Aceros de Baja Aleación Ultrarresistentes.

Acero Galvanizado (Laminas de acero revestidas con Zinc): 0.15% Carbono, 0.60% Manganeso, 0.03% Potasio, 0.035% Azufre.

ierro arbono romo12%

historia

A partir de la oxidación, los hombres han producido algo que se ve como el platino y resiste el ataque químico como el oro, y sin embargo, una pulgada cuadrada puede sopor-tar un cuarto de millón de libras. . . es el mayor logro de la metalurgia. - Stainless Steel̶The Miracle Metal

Carl Zapffe, metallurgical consultant, 1960

3000 ac 1400 ac 300 ac 100 ac 1740 dc 1400 ac

historia

3000 ac 1000 ac 300 ac 100 ac 1740 dcPrimeros restos arqueo-lógicos en Egipto de herramienta de fundicion de hierro

los Griegos a través de un tratamiento térmico, endu-recían armas de hierro.

Acero Wootzen India, de gran dureza.

Dinastia Han en China, produce acero al derretir hierro forhado con hierro fundido.

Los artesanos aprendieron a fabricar acero con hierro forjado y carbón vegetal en recipientes de arcilla duran-te varios días, con lo que el hierro absorbía suficiente carbono para convertirse en acero crisol.

historia

1840- segunda revolucion industrial

El acero era un metal muy caro de producir y su utilización era escasa. Usado Inicialmente como una medida de protección contra los incendios, que se habían hecho muy comunes desde la introducción de la máquina de vapor.

historia

1856- Convertidor bessemerSir Henry Bessemer, desarrolló un método para producir acero en grandes cantidades, pero dado que solo podía emplearse hierro que contuviese fós-foro y azufre en pequeñas proporciones, fue dejado de lado

historia

1864 – Horno De Solera AbiertaWilliam y Friedrich Siemens desarrollan un método para precalentar el aire inyectado a los hornos.

Cada extremo del horno se inyectaran cámaras de ladrillos encruzados que se calentaban con los gases de combustión y caldeaban después el aire que se inyectaba al horno

historia

1902 – Horno De arco electrico Paul Héroult

En este método se hace pasar dentro del horno un arco eléctrico entre cha-tarra de acero cuya composición se conoce y unos grandes electrodos de carbono situados en el techo del horno.

El AISI (American Iron and Steel Institute) y el SAE (Society of Automotive Engineer) tienen sistemas para clasificar los aceros utilizando un numero de 4 o 5 dígitos. Los dos primeros numeros se refieren a los principales elementos de aleación presentes y los ultimos dos o tres se refieren al porcentaje de carbono. Un acero AISI 1040 es al bajo carbono con un 0.40% C. Un acero SAE 10120 es al bajo carbono,

conteniendo 1.20% C.

historia

1950 – Proceso Colada ContinuaSe usa cuando se requiere producir perfiles laminados de acero de sección constante y en grandes cantidades

propiedadesFisicas

Depende de composiciòn.

kg/m

3

Punto de

Densidad

Ebullición°C

Punto de

Fusión°C

Carbono Puntode fusión=

propiedadesMecanicas

Ensayo de TracciònTension

La tracción es la resistencia que opone un mineral al esfuerzo interno a que está sometido un cuerpo por la aplica-ción de dos fuerzas que actúan en sen-tido opuesto, y tienden a estirarlo.


Tenacidad:Dicho de un metal: resistencia a romperse o deformarse

Es un material muy tenaz, especialmente en alguna de las aleaciones usadas para fabricar herramientas.

TenacidadDuctilidad=

Relación tensión ‒ deformación del acero hasta la fractura

propiedadesMecanicas Ductilidad:

Dicho de un metal: Que admite gran-des deformaciones mecánicas en frío sin llegar a romperse.

Es relativamente dúctil, se pueden obtener alambres, lami-nas de hojalata


Relación tensión ‒ deformación del acero hasta zona de fluencia

(Limite de fluencia: es el el nivel de tensión a partir del cual el material elástico lineal se deforma plásticamente, quiere decir que si superamos esa tension el material se defor-ma cuando le aplicamos el esfuerzo pero no vuelve a su forma original cuando se lo quitamos, es decir nos queda con una deformacion permanente. )


Conductividad:Propiedad que tienen los cuerpos de transmitir el calor o la electricidad.

Posee alta conductividad electrica, aunque depende de su composi-cion.


Coeficientes de dilatación del acero

α (°C-1)=1.2 x 10-5

Se denomina dilatación térmica al aumento longitud, volumen o alguna otra dimensión métrica que sufre un cuerpo físico debido al aumento de temperatura que se provoca en él por cualquier medio. La contracción térmi-ca es la disminución de propiedades métricas por disminución de la misma.

El coeficiente de dilatacion se obtiene comparando el valor de dicha magnitud antes y después de cierto cambio de temperatura

Dilatacion Termica:

propiedadesMecanicas Acción y efecto de oxidar u oxidarse.

La corrosión es la mayor desventa-ja de los aceros ya que el hierro se oxida con suma facilidad

Oxidación:

Resistencia a la corrosión=

(Molibdeno / Níquel )

propiedadesProcesos

TratamientosSuperficiales

Cincado: tratamiento superficial antioxi-dante por proceso electrolítico o mecá-nico al que se somete a diferentes com-ponentes metálicos.

Cromado: recubrimiento superficial para proteger de la oxidación y embellecer.

Galvanizado: tratamiento superficial que se da a la chapa de acero.

Niquelado: baño de níquel con el que se protege un metal de la oxidación.

Pavonado: tratamiento superficial que se da a piezas pequeñas de acero, como la tornillería.

Pintura: usado especialmente en estruc-turas, automóviles, barcos, etc.

FABRICACIÓN

Procesos

Acero LiquidoPlanchones de acero

Se funde hierro para producir

Acero

Se fabrica acero nuevo a partir de

chatarra

Horno de oxígeno Básico

BOF (Basic Oxygen Furnace)

Horno de Arco Eléctrico

EAF (Electric Arc Furnace)

http://www.youtube.com/watch?v=riQQtxhCzWs

FABRICACIÓN

Procesos

Se funde hierro para producir

Acero

Horno de oxígeno Básico

BOF (Basic Oxygen Furnace)

BOF

Carbon metalurgico procesado para extraer subproductos= coque

(Pr

oc

es

os

pr

ima

rio

s) Coquizaciòn

Se funden pélets+sínter+coque+ caliza+aire caliente= Arrabio

Alto Horno

80% arrabio+20%chatarra+ oxígeno (para remover impurezas)= Acero Liquido

Horno Basico de Oxigeno

Acero líquido se transporta a un molde = planchón o lingote

Colada continua

Mineral de fierro + subproductos = sinter. (incremento propiedades)

Sinterizaciòn

Mineral del hierro se transforma en pélets (insumo para horno)

Peletizaciòn

01

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http://www.youtube.com/watch?v=V_bhPfFvJDo

FABRICACIÓN

Procesos

Se fabrica acero nuevo a partir de

chatarra

Horno de Arco Eléctrico

EAF (Electric Arc Furnace)

eaf

Residuos de metal es precalentadaChatarra

Se vierte en el Horno que posea electro-dos y gas natural que funden el metal

Horno de arco electrico

Metales óxidos que ayudan a quitar las impurezas del metal

Escoria

01

03

http://www.youtube.com/watch?v=dC1uY_-dobo

02

FABRICACIÓN

Acero LiquidoSe laminaPlanchones de acero

-Laminador

Segun deseos del cliente

Laminaciòn en frio Laminaciòn en Caliente

+ Duro y resistenteSuave y Gris

Cerca dimensiones finales

Formas limitadas

+áspera y azulada.Margenes -estrictos, cambian dimensiones

fianles+Maleable=+Formas

Planchones de acero

FABRICACIÓN

Acero LiquidoSe lamina

-Laminador

Laminaciòn en frio

Molinos reductores

Por prensado y elonga-ción se modifican el espesor de las cintas

Molinos templadores

Templado (ligero pren-sado y elongación) para alcanzar las propieda-des de dureza y forma

requeridas

Líneas de estaña-do y cromado

Procesos de electrólisis -recubrimiento de estaño o cromo (aumentar resistencia a

la corrosión)

Línea de tensoni-velado

Proporcionar máxima planura a la cinta de

acero

FABRICACIÓN

Acero LiquidoSe laminaPlanchones de acero

-Laminador

Laminaciòn en Caliente

Molino de Placa

Se recalienta el plan-chón � se genera una

placa entre ¼ y 3 in

Molino de Tira

Planchones recalenta-dos (1260°C) � se con-vierten en tiras delga-das que son enfriadas y

enrolladas

Skin Pass

Mejora de la calidad en forma (planura), super-ficie (rugosidad) y

dureza

Molino de perfi-les pesados

A partir de un Tocho � se producen perfiles estructurales (vigas,

canales y ángulos)

aplicaciones

Perfiles

Construccion

Clasificacion

Son las barras rectas con una sección de forma especial

Formas

Laminados: fabricados a altas tem-peraturas hasta alcanzar su forma finalSoldados: Planchas soldadas para formar perfiles.Plegados o doblados en frío: Plan-chas se doblan en 90° o en curvatu-ras diversas usando prensas en frío.

Segun Forma de fabricaciòn

Livianos (- de 50kg/m lineal)Pesados (+ de 50 kg/m lineal)Segun su peso

Normales ((I,T,C,Z, poseen un ancho de alas menor que su alturaHuecos (tubos redondos, entre otros).

Segun su forma

aplicacionesConstruccion

Los pilares y columnas se pueden diseñar en base a distintos perfiles, ya sea de alma llena o reticulada. La unión de los pilares a la fundación se hace por medio de una placa base que es la encargada de transmitir los esfuerzos de la estructura a la funda-ción. La unión de la placa a la funda-ción se realiza mediante pernos de anclaje.

Al igual que los pilares, éstas pueden ser de alma llena o reticulada. Las vigas principales se apoyan general-mente en los pilares y las secundarias descansan sobre las principales.

Pilares y Columnas deacero

Vigas

Otro uso que se le da a los perfiles metálicos es el de combinarlos con losas de hormigón, formando una losa colaborante. De esta forma, las placas horizontales se pueden hacer de mayor magnitud y con menos peso.

Losa Colaborante

Productos planos de acero laminado en caliente con anchos de 203 mm y 219 mm, y espesores mayores de 5,8 mm y mayores de 4,5 mm, respecti-vamente.

Planchas de AceroEstructural


Uniones: La unión entre perfiles y planchas de acero se puede hacer a través de diversas formas y con una gran seguridad, todo dependerá del tipo de solicitación a la que se está enfrentando. Las uniones se pueden clasificar en dos grupos principales:

Conectores mecánicos: remaches, pernos (corrientes y de alta resisten-cia), pasadores.

Soldaduras: oxiacetilénica, por arco voltaico.

Uniones


Conectores mecánicos: remaches, pernos (corrientes y de alta resisten-cia), pasadores.

Soldaduras: oxiacetilénica, por arco voltaico.

aplicaciones

VentajasPor unidad de peso impli-ca que será relativamente bajo el peso de las estruc-turas; de gran importancia en puentes de grandes claros, en edificios altos y en estructuras con condi-ciones deficientes en la cimentación.

AltaResistencia

Las propiedades del acero no cambian apreciable-mente en el tiempo como es el caso de las estructu-ras de concreto reforzado.

Uniformidad

Elasticidad: cumple con la Ley de Hooke hasta esfuerzos bastante altos. Los momentos de inercia de una estructura de acero pueden calcularse con mucha precisión, a dife-rencia del concreto refor-zado..

Elasticidad

aplicaciones

VentajasSi se aplica un manteni-miento adecuado el mate-rial puede perdurar con el tiempo. Algunos aceros bajo ciertas condiciones no requieren ningún man-tenimiento a base de pintura.

Durabilidad

El acero con bajo conteni-do de carbono puede soportar grandes defor-maciones, por lo que es posible generar con este material alambres o hilos. Su naturaleza permite evitar fallas prematuras.

El material puede some-terse a grandes deforma-ciones sin fracturarse y así absorber una gran canti-dad de energía.

Ductilidad

Tenacidad

aplicaciones

VentajasEstructuras de acero se adaptan a posibles adicio-nes. Facilidad para unir miembros por medio de diversos tipos de conexión como soldadura, tornillos y remaches.

Ampliacion

Al trabajar con modulos preformados, el acero es un material que puede ser armado y unido con facili-dad, incurriendo en menor tiempo de fabricacion que se traduce en costos.

RapidezMontaje

aplicaciones

DesventajasSon susceptibles a la corrosión al estar expues-tos al aire y al agua, y por tanto deben pintarse periódicamente.

El acero es un buen con-ductor de calor, de manera que los miembros de acero sin protección pueden transmitir sufi-ciente calor de una sección a otra adyacentes del mismo edificio e incen-diar el material presente. Al llegar a los 300°C la resistencia empieza a disminuir.

Mantenimiento

Comportamientoante elfuego

aplicaciones

DesventajasCuanto más largos y esbel-tos sean los miembros a compresión, tanto mayor es el peligro de pandeo. El acero tiene una alta resis-tencia por unidad de peso, por lo que no resulta eco-nómico emplearlo en columnas al requerir más material.

Susceptibilidad al pandeo

aplicaciones

Desventajas

Bajo ciertas condiciones, el acero puede reducir su ductilidad y la falla puede aparecer en lugares de concentración de esfuer-zos. A bajas temperaturas puede tornarse frágil.

Fatiga

Fractura

Su resistencia puede redu-cirse si se somete a un gran número de cambios de la magnitud del esfuerzo de tensión.

Sostenibilidad

El acero, al igual que otros metales, puede ser reciclado. Al final de su vida útil, todos los elementos construidos en acero como máquinas, estructuras, barcos, automóviles, trenes, etc., se pueden desguazar, originando la chatarra. De esta forma se reduce el gasto en materias primas y en energía que deben desembol-sarse en la fabricación del acero.

Sostenibilidad

El se puede

innumerablemente

acero

La cantidad de acero reciclado utiliza-do en la fabricación de acero depende del proceso de producción

( sin perder calidad )

100%rECICLABLE

Sostenibilidad

Reciblabilidad en la Industria de la

Construcción98% Vigas

67-70% Barras de Refuerzo

Se estima que la chatarra reciclada cubre el

de las necesidades mundiales de acero

(cifra 2006)

40%

Sostenibilidad

Puede ser prefabricados los elementos en construcción. Dicha industrialización hace que el proceso sea mucho más eficiente.Son elementos que permiten una cons-trucción rápida, facilidad de montaje y des-montaje, dando versatilidad a la edifica-ción.Son estructuras mucho más ligeras que las de hormigón.Se pueden cubrir grandes luces con seccio-nes mucho menores que las del hormigón, es decir con menor cantidad de material y peso.

El tipo de acero, su procedencia, la tipología estructural escogida y la puesta en obra influirá en la repercusión ambiental y en el coste que tendrá la construcción de dicha estructura.

Sostenibilidad

Con el objetivo de convertir al acero en el material más ecológico y «amigo del ambiente», las grandes empresas siderúrgicas mundiales han venido implementando diversas medidas de preservación ambiental. Los aspectos de mayor preocupación son la disminución del consumo de energía y la reducción de la emisión de gases con efecto de invernadero, sobre todo del dióxido de carbono.

Sostenibilidad

Sostenibilidad

ArcelorMittal es la empresa que más chatarra recicla en el mundo:

¡cada segundo recicla 1,2 ton. de acero!

GRACIAS

El Acero

Engineering

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